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CICLO CELULAR
Ciclo celular = eventos que ocorrem entre 2 divisões celulares.
Interfase = tempo entre o fim de uma mitose e o começo de outra.
Etapas da interfase:
G1: RNA e proteína são sintetizados (Obs: G = “GAP”), células 2n
S: síntese de DNA, células 4n
G2: células 4n
Período da divisão: fase M
Períodos em que a célula precisa tomar decisões
G1
- duplicar ou não o DNA?? Depende da disponibilidade de nutrientes no meio e da massa celular.
- Em leveduras, chama-se “START”
- Em células animais chama-se “ponto de restrição”.
G2
- fazer mitose ou não? Em caso negativo, a célula permanece 4n
- G0 = estado em que a célula não se divide, mas pode entrar em G1 dependendo de algum estimulo.
- Pontos de controle ou “checkpoints” são momentos no ciclo em que a iniciação de um evento depende do término, com sucesso, de um evento anterior.
O CICLO CELULAR EM XENOPUS
Há um fator encontrado nos ovos de Xenopus que induz a mitose (G2→M). Foi chamado de MPF (“maturation promoting factor” ou “M-phase promoting factor”).
MPF induz: Quebra do envelope nuclear
Condensação dos cromossomos
Formação do fuso mitótico
MPF tem atividade de quinase, ou seja, fosforila outros substratos
MPF é formado por duas subunidades:
p34: subunidade catalítica → fosforila resíduos de Ser e Thr dos substratos
p45 (ciclina): subunidade regulatória que controla a função de p34; especifica o substrato.
Ciclinas mitóticas (fase G2/M): A e B (B1 e B2)
Provavelmente, os complexos p34/ciclina A e p34/ciclina B reconhecem diferentes substratos.
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE DE p34
p34 é muito conservada em vários organismos
níveis de p34 são constantes
ativação envolve modificação da p34 e não é relacionada à presença de ciclinas, pois estas estão em níveis máximos antes da ativação.
Ativação máxima envolve defosforilação dos resíduos Thr14 e Tyr15 da p34 de Xenopus
Outros resíduos devem, porém, estar fosforilados, como a Thr 161 que está fosforilada desde de G1 até a fase de metáfase de M.
Fosforilação do resíduo Thr161 compromete a célula com o ciclo celular e abre o centro ativo, possibilitando a fosforilação dos resíduos Thr14 e Tyr 15.
Uma vez ativada, MPF ativa a fosfatase que a defosforila o resíduo Tyr15, e o equilíbrio entre fosforilação e defosforilação mantém a célula em metáfase.
Inativação de MPF envolve a degradação das ciclinas, que são ubiquitinadas e destruídas pelo proteassoma 26S. Portanto, as ciclinas induzem o evento de inativação.
Alvos de p34: 	Histona H1→condensação dos cromossomos
Laminarinas →quebra do envelope nuclear
Nucleolina →parada da síntese de ribossomos
O CICLO CELULAR EM LEVEDURAS
Em Schizosaccharomyces pombe p34 chama-se de cdc2 ou p34cdc2. Em Saccharomyces cerevisiae, chama-se CDC28.
Em leveduras, há dois tipos de ciclinas:
Ciclinas de G1: CLN1-3
Ciclinas de G2 (ou ciclinas mitóticas): CLB1-3.
cdc2 ativo tem que estar defosforilado em Thr14, Tyr15 e fosforilado em Thr161 e ligado as ciclinas da fase G2/M.
Cdc2-CLN1-2 → fases G1→S
Cdc2-CLB1-3 → fases G2→M (semelhante ao complexo p34/ciclina B de Xenopus)
Cdc25 é a fosfatase que ativa p34/CLB1-3, defosforilando o resíduo Tyr15, sinalizando a entrada na fase M.
Níveis de CDC25 são máximos na fase M.
Wee1 é uma quinase ativada pela sinalização intra e extracelular (vias de transdução de sinal) que fosforila os resíduos Thr161, Thr14 e Tyr15, quando a célula entra no ciclo celular. A manutenção da fosforilação dos resíduos Thr14 e Tyr15 impede que a célula entre na fase M.
Durante a fase G1→S, p34 está ligada as ciclinas CLN1-2. Durante a fase S começam a aparecer os complexos p34/CLB1-3, que estão inativados na presença dos complexos p34/CLN1-2, que mantém a fosforilação dos resíduos Thr14 e Tyr15.
Quando a fase S termina, o complexo p34/CLB1-3 é ativado pela defosforilação do resíduo Thr14, marcando a entrada na fase G2. A ativação deste complexo leva a fosforilação das ciclinas da fase G1/S, o que as marca para destruição pelo proteassoma 26S.
Inativação dos genes das ciclinas da fase G2/M leva a célula a duplicar o seu DNA várias vezes sem que a célula se divida.
Para a entrada em S, é necessária a ativação do produto do gene cdc18, que ocorre após a entrada da célula no ciclo celular.
P34/CLB1-3 inativa a proteína cdc18 por fosforilação impedindo que o DNA seja duplicado durante as fases G2/M.
Vários inibidores da atividade quinase da p34/ciclinas são expressos durante o ciclo celular. Rum1 é inibidor de p34/CLB1-3, enquanto que Sic1 é inibidor do complexo p34/CLN1-2.
DIFERENÇAS ENTRE LEVEDURAS E CÉLULAS ANIMAIS/ANFÍBIOS
G2/M
Leveduras: S. pombe: cdc2 + cdc13 (ciclina mitótica)
S. cerevisiae: CDC28 + CLB1-4 (ciclinas mitóticas)
Animais: p34 + ciclinas A, B1 e B2
G1/S
Leveduras: S. pombe: cdc2 + cig1,2 (ciclinas da fase G1→S)
S. cerevisiae: CDC28 + CLN1-3
Animais: cdk2,4 + ciclinas A, D1, D2, D3 e E.
Em leveduras, cdc2/CDC28 participa dos dois pontos de controle. Em animais, há várias subunidades catalíticas.
Em animais, a ciclina A é a única que participa dos dois pontos de transição, G1/S, G2/M.
INIBIDORES DE CDK
RB (retinoblastoma), um gene supressor de tumor, se liga ao fator de transcrição E2F no início de G1. Esta associação previne que E2F ative a transcrição dos genes da fase S. O próprio complexo RB-E2F atua como repressor destes genes.
Quando a célula de mamífero se compromete com o ciclo celular (ponto de restrição) RB é hiperfosforilado por cdk4,6/ciclina D. E2F é então liberado e ativa a transcrição de genes da fase S, comprometendo a célula com a divisão celular.
RB é alvo de várias vias que inibem o crescimento celular (proliferação) e que deixam a célula em G1 ou G0.
Inibidores, chamados de cki (inibidores da kinase do ciclo celular), atuam sobre os complexos cdk/ciclina, deixando as células quiescentes (G1 ou G0). Desta forma, previnem a hiperfosforilação de RB.
Exemplos de cki:
p15 e p16 se ligam a cdk4 e cdk6 inibindo a ligação destes com as ciclinas D ou inibem a atividade quinásica do complexo cdk-ciclina. P16 é um supressor de tumor.
P21 e p27 se ligam a cdk2,4,6.
APOPTOSE
É a morte celular programada que controla o nível de certas células.
Apoptose é ativada por vários estímulos como remoção de fatores de crescimento, tratamento com glicocorticóides, irradiação gama, ativação de certos receptores.
P53 (supressor de tumor) ativa apoptose, prevenindo o câncer.
As vias de apoptose são várias mas bcl-2 é uma proteína em comum a todas elas.
Bcl-2, um proto-oncogene, inibe a apoptose. Quando super expresso, devido a uma translocação, causa linfomas.
Bcl-2 forma homodímeros, ou heterodímeros com outros membros da família bcl-x e Bax.
Heterodimeros bcl-2/bcl-x e bcl-2/Bax eliminam a capacidade de bcl-2 de inibir a apoptose.
CÂNCER
Doença genética adiquirida.
Crescimento desregulado de células, definido por:
Reprodução em desafio as restrições normais
Invasão e colonização de territórios reservados para outras células.
Patologia:
Neoplasia – crescimento incontrolável de uma massa de células anormais
Tumor benigno – células neoplásicas permanecem confinadas
Tumor maligno – células adquirem a habilidade de invadir tecidos vizinhos a procura de um vaso sanguíneo ou linfático
Metastases – capacidade de formar tumores secundários em outros locais do corpo.
Célula normal → aquisição de mutações → perda da capacidade de adesão celular → fuga do tecido de origem → travessia para outros órgãos e tecidos até um vaso sanguíneo ou linfático → travessia da lâmina basal e entrada na circulação → saída da circulação → sobrevivência e proliferação no novo ambiente.
Tipos de câncer:
Carcinomas – surgem de tecido epitelial e correspondem a 90% dos cânceres.
Adenocarcinomas – glândulas
Sarcoma – tecido conectivo e muscular
Leucemias – não se encaixam em nenhuma dasclasses acima e aparecem em células hematopoiéticas
Câncer de células nervosas
Características adquiridas na malignidade
Crescimento na ausência de sinalização
Crescimento apesar dos sinais de restrição
Evasão dos mecanismos de autodestruição
Capacidade angiogênica
Imortalização
Metastases.
Alterações genéticas 
O câncer apresenta anomalias genéticas do tipo numérica (aneuploidia) e estrutural (deleção, inversão, duplicação, inserção, formação de anel por perda dos telomeros, e translocações).
Modificações moleculares
As mutações que surgem no câncer são do tipo silenciamento por metilação de regiões gênicas, superexpressão, duplicação, deleção, inserção, mudança de compartimento e mutações pontuais.
Principais participantes
Proto-oncogenes – genes envolvidos na regulação do ciclo celular que levam a proliferação.
Repressores de tumor – genes envolvidos na regulação negativa do ciclo celular e na diferenciação celular.
Oncogenes – genes envolvidos na sinalização celular (proliferação). As mutações que ocorrem nos proto-oncogenes são dominantes (necessitam que apenas um dos alelos seja mutado), gerando os oncogenes. Os oncogenes podem ser de origem viral. Envolvem a superexpressão e amplificação dos genes envolvidos na proliferação. Perda de imprinting.
Supressores de tumor – inibidores de proliferação e as mutações devem ocorrer nos dois alelos (fenótipo recessivo). As mutações nestes genes aumentam a instabilidade genética (mutações no reparo por excisão e despareamento).
Iniciadores e promotores de tumor
Iniciadores de tumor – carcinógenos
Promotores de tumor – fatores de crescimento
Vários cânceres resultam de condições ambientais que podem ser evitadas.
Principais genes envolvidos no câncer
Oncogenes: 
RAS – proteína G envolvida na via de transdução de sinal de fatores de crescimento que promovem a proliferação.
Variantes: HRAS, KRAS, NRAS
Proteína mutante p21ras
Mutações nas posições 12 e 61 são as mais frequentemente associadas ao câncer
MYC – fator de transcrição HLH
Controle proliferativo
O-myc : aparece por inserção viral, translocação e estabilização do mRNA.
Supressores de tumor:
P53 – presente no cromossomo 17 braço maior 
Proteína tetramérica
É ativada por dano no DNA
Ativa o sistema de reparo em G1→S; S→G2
Bloqueia o ciclo celular em G1 e G2 através da ativação da proteína p21
Ativa a apoptose em G2
As mutações negativas (perda de função) são dominantes
Supressor RB – principal regulador do ciclo celular de mamíferos, presente no braço menor do cromossomo 13
Reprime E2F
Heterozigose predispõe ao câncer hereditário
Homozigose negativa é letal na infância
Análogos virais de E2F leva a proliferação
Supressor BRCA – principal gene relacionado ao câncer de mama
Está envolvido no reparo do DNA
2 loci identificados: cromossomo 17 braço menor (BRCA1) e cromossomo 13 braço menor (BRCA2)
Mutações predispõe ao câncer de mama e de ovário hereditário (BRCA1)
Câncer de mama feminino e masculino (BRCA2)
Diagnóstico familiar.